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摩擦起电是我们生活中常见的现象。当我们用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒就能吸引小纸屑。同样,用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒也能吸引小纸屑。这些实验说明,通过摩擦可以使原本不带电的物体变成带电体。
要理解摩擦起电的原理,我们需要从原子的结构说起。原子是构成物质的基本单位,它由原子核和电子组成。原子核位于原子的中心,带正电荷。电子围绕原子核运动,带负电荷。在正常情况下,原子核的正电荷数等于电子的负电荷数,所以整个原子呈电中性,不显示电性。
现在我们来看摩擦起电的微观过程。当两个物体相互摩擦时,电子会从一个物体转移到另一个物体。失去电子的物体由于缺少电子而带正电,得到电子的物体由于电子过多而带负电。这样,原本电中性的两个物体就分别带上了正电和负电。
现在我们来学习电荷间的相互作用规律。同种电荷之间相互排斥,也就是说,两个正电荷会相互推开,两个负电荷也会相互推开。而异种电荷之间相互吸引,正电荷和负电荷会相互靠近。这就是著名的同性相斥、异性相吸的电荷作用规律。
我们可以用验电器来验证同性相斥的原理。首先用带正电的玻璃棒接触验电器,验电器的金属箔片会张开,这是因为箔片带上了同种正电荷而相互排斥。当我们用另一根带正电的玻璃棒靠近时,箔片张开的角度会增大。而当我们用带负电的橡胶棒靠近时,箔片会合拢,这证明了同性相斥、异性相吸的规律。